CC BY
23
УДК 678.6:675.024
И. И. Латфуллин, А. В. Островская, В. С. Желтухин ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ФТОРСОДЕРЖАЩЕЙ АМИНОСМОЛЫ
НА ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ КОЖИ ИЗ ОВЧИНЫ
Ключевые слова: кожа хромового дубления, фторсодержащая аминосмола, водяной пар, паропроницаемость.
Исследовано влияние модифицированной фторсодержащей аминосмолы на паропроницаемость кожи хромового дубления из шкур овчины. Показаны факторы, влияющие на паропроницаемость кож.
Keywords: chrome-tanned leather, fluorinated amino resin, water vapor, water vapor permeability.
Studied the influence of fluorine-containing amino resin on water vapor permeability of chrome tanning leather of sheepskin. Shown the factors affecting the water vapor permeability of leather.
Введение
Ранее [1] с помощью газо-жидкостной поромет-рии методом сканирующего давления получены корректирующие дифференциальные кривые распределения пор образцов кожи, наполненных ами-носмолой, модифицированной изопропиловым спиртом. Также показано, что наполнение кожи хромового дубления из шкур овчины не приводит к снижению показателя паропроницаемости.
Из литературных данных известно [2], что обработка кожи соединениями полимерного характера, например, дисперсией полиакрилата, приводит к снижению паропроницаемости.
Целью данной работы является изучение влияния на паропроницаемость образцов кожи карбами-доформальдегидной смолы, модифицированной 1,1,3-тригидротетрафторпропанолом (КФС-ФП).
Экспериментальная часть
Синтез КФС-ФП осуществлялся по ранее разработанной методике [3,4].
На основе полученной смолы были приготовлены рабочие растворы с концентрацией 1,2-2,0 %. В качестве растворителя применялась смесь диметил-сульфоксида с водой в соотношении 30:70. Измерение паропроницаемости образцов проводилось по известной методике [5].
Результаты исследований и их обсуждение
Известно [1], что выбираемость смол из рабочего раствора в процессе наполнения зависит от предварительной обработки кожи. В данной работе проводилось исследование паропроницаемости как шлифованных, так и нешлифованных образцов. Помимо этого, интересным представлялось изучение изменения паропроницаемости по топографическим участкам.
Результаты по измерению паропроницаемости представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, паропроницаемость опытных образцов увеличивается по сравнению с контрольными во всех случаях. Для нешлифованных образцов паропроницаемость увеличивается на 0,5 мг/см2-ч как для полы, так и для хребтовой части. В случае шлифованной полы паропроницаемость увеличивается на 0,2 мг/см2-ч, в случае шлифованной хребтовой части - на 0,1 мг/см2-ч.
Таблица 1 - Паропроницаемость кожи из овчины
Паропроницаемость, мг/см2-ч
Образец кожи Контрольный образец полы Опытный образец полы Контрольный образец хребтовой части Опытный образец хребтовой части
Овчина хромового дубления, нешлифованная 2,0 2,5 2,1 2,6
Овчина хромового дубления, шлифованная 1,8 2,0 1,8 1,9
Обращает на себя внимание меньшее значение паропроницаемости шлифованных контрольных образцов по сравнению с нешлифованными. Так, паропроницаемость ниже на 0,2 мг/см2-ч и на 0,3 мг/см2-ч в случае шлифованных полы и хребтовой части соответственно. Шлифование - поверхностная обработка кожи. Вероятно, при шлифовании происходит частичная деформация пор, приводящая в итоге к снижению паропроницаемости.
Увеличение паропроницаемости опытных образцов объясняется, в первую очередь, дополнительным структурированием дермы при наполнении. В результате структурирования происходит перераспределение пор по размерам, и появляются новые поры. На рисунках 1 и 2 представлены интегральные кривые распределения пор шлифованных образцов (рис. 1). Из рисунка 1 видно, что в результате структурирования появляются новые поры размером 0,20,4 мкм. Также можно сделать вывод, что при наполнении в первую очередь заполняются крупные поры. Аналогичная картина наблюдается и для хребтовой части (рис. 2).
В случае хребтовой части перераспределение пор по размерам проявляется более ярко по сравнению с полой. В области 0,2-0,5 мкм также появляются новые поры.
В работе [1] показано, что модифицированные аминосмолы способны повышать гидрофобные свойства образцов кожи. Скольжение воды относительно гидрофобной поверхности рассматривается в
[6], где показано, что при высокой степени гидро-фобизации поверхности происходит увеличение потока воды через капилляр.
коллагеновых волокон является модель Кассии, предполагающая, что поверхность характеризуется впадинами заполненными воздухом и участками с краевым углом смачивания 9 (рис 3).
-кош |Н)11,1 III и -llllllO.niCIUIl.ili
О 0,2 0,4 0,6 0,8 i 1,21,4 1,6 1,8 2 Динмстр пор, МКМ
Рис. 1 - Интегральные кривые распределения пор полы
100 90
-контрольны!! -наполненный
Рис. 3 - Модель Кассии
Наличие таких впадин с воздухом может увеличить поток жидкости [6].
Таким образом, увеличение паропроницаемости кожи объясняется в первую очередь появлением новых пор в результате перераспределения пор. Шероховатость волокон дермы в совокупности с повышением их гидрофобных характеристик приводят к увеличению длины скольжения жидкости по внутренней поверхности пор. В результате влияния этих факторов паропроницаемость нешлифованных кож увеличивается на 0,5 мг/см2-ч в случае нешлифованных образцов, и на 0,1-0,2 мг/см2-ч в для шлифованных образцов (табл. 1).
О 0,2 0,4 0,6 0,8 ] 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Дилжпр нор, >1К>]
Рис. 2 - Интегральные кривые распределения пор хребтовой части
Длина свободного пробега (X) молекулы водяного пара при нормальных условиях составляет 0,42-10-7 м [7]. Так как размер пор наполненных образцов кожи находится в области 0,2-1,9 мкм, выполняется условие 0,001d < X < 1, соответствующее переходному режиму течения водяного пара по порам. Из литературных источников известно, что длина скольжения жидкости составляет от нескольких нанометров до нескольких десятков микрометров [8].
Также в [8] показано, что как гидрофобность, так и длина скольжения увеличиваются при наличии шероховатости поверхности, например, при наличии пузырьков воздуха. Смачиваемость шероховатых поверхностей описывается двумя моделями: моделью Венцеля и моделью Кассии [9]. Модель Венце-ля описывает гомогенное смачивание и применяется при малой степени шероховатости. Наиболее подходящим методом для описания смачиваемости
© И. И. Латфуллин - ассистент, аспирант каф. Плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, lilatfullin@gmail.com; А. В. Островская - к.х.н., доцент той же кафедры, alla.ru1941@mail.ru; В. С. Желтухин - д-р ф-м.н., проф., гл. науч. сотр. той же кафедры, vzheltukhin@gmail.com.
© I. I. Latfullin - graduate student, department of plasma-chemical and nanotechnology of macromolecular materials, KNRTU, lilatfullin@gmail.com; A. V. Ostrovskaya - Ph.D. of chemical science, associate professor, the same Department, alla.ru1941@mail.ru; V. S. Zheltukhin - Doctor of physical and mathematic sciences, full professor, chief researcher, the same Department, vzheltukhin@gmail.com.
Литература
1. А. В. Островская, И. Ш. Абдуллин, И. И. Латфуллин, И. Р. Якупов, Л. А. Зенитова, Вестник Казанского технологического университета, 17, 12, 54-57 (2014).
2. И. П. Страхов, Л. Б. Санкин, Д. А. Куциди. Дубление и наполнение кож полимерами. Легкая индустрия, Москва, 1967. 224 с.
3. А.В. Островская, И.И. Латфуллин, А.В. Чернова, А.Р. Сафиуллина, Кожевенно-обувная промышленность, 1, 48-50 (2012).
4. А.В. Островская, И.И. Латфуллин, Вестник Казанского технологического университета,15, 15, 114-116 (2012).
5. ГОСТ 938.17-70. Кожа. Метод определения паропроницаемости.
6. О. И. Виноградова. Дисс. докт. физ.-мат. наук, Институт физической химии РАН, Москва, 2000. 175 с.
7. П. В. Акулич, расчеты сушильных и теплообменных установок. Беларус. навука, Минск, 2010. 443 с.
8. Коллектив авторов, отв. редактор А. Б. Ярославцев, Мембраны и мембранные технологии (монография). Научный мир, Москва, 2013. 612 с.
9. Под ред. А.П. Морыганова, Г.Е. Заикова. Современные проблемы модификации природных и синтетических волокнистых и других полимерных материалов: теория и практика. Научные основы и технологии, Санкт-Петербург, 2012. 446 с.
